Распространение радиоволн в лесной среде. Теория боковой волны
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
когда излучение в лесу доходит за счет боковой волны, траектория которой определяется линией наименьшего ослабления радиоизлучения.
Кратко резюмируя результаты рассмотренных работ, можно отметить следующее. При исследовании распространения радиоволн в лесных массивах были выявлены следующие особенности:
1.Отмечается частотная зависимость удельного ослабления радиоволн, а также поляризационные эффекты.
2.Наличие растительности приводит к дополнительным потерям.
.Для постоянной высоты антенн принимаемое поле изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Потери передачи уменьшаются с увеличение высоты одной из антенн, а усиление поля с высотой, измеренной в дБ, подчиняется линейному закону.
Детально обсуждение этих вопросов дано в следующих параграфах. При этом, поскольку наиболее разработанной и в физическом отношении правильной является модель боковой волны, то в основном все выявленные особенности распространения радиоволн в лесной среде рассмотрим приблизительно к данной модели.
1.2 Исследование частотной зависимости ослабления радиоволн лесом
Первое обобщение данных по ослаблению радиоволн метрового и дециметрового диапазона в лиственном лесу приведено в работе [14]. Изложим методику измерения, приведенного в этой работе. Измерялась величина принимаемого сигнала в лиственном лесу и сравнивалась с сигналом известной мощности передатчика. Также в работе сравнивается напряженность поля в областях: открытой местности и в лесу. На основе данных приведем общий вывод, сделанный авторами: абсолютное значение удельного поглощения увеличивается с ростом частоты. При этом ослабление частоты вертикально поляризованной волны в два раза больше, чем горизонтальной. Бачинский [15] в обзоре экспериментальных и теоретических работ, сделанными в диапазоне 30 - 1000 МГц, пришел к выводу, что ослабление поля и его колебания вызваны неровностями рельефа, местными предметами и особенно лесом, на низких частотах значительно меньше при горизонтальной поляризации. С увеличение частоты разница уменьшается, а абсолютные значения ослабления растут.
Комплексные исследования, выполненными авторами [16-19], позволили получить картину распространения радиоволн в диапазоне частот от 50 до 800 МГц в лесах различных типов леса - хвойных и лиственных. Полученные результаты позволили авторам сделать следующие выводы: деревья существенно - непрозрачны для дециметровых волн и с увеличением частоты ослабление растет; величина ослабления зависит от породы деревьев.
В работе Тамира приведена частотная зависимость коэффициента ослабления боковой волны ? при различных ? и ? (рис 1). Поскольку коэффициент ? входит в выражение, описывающее зависимость поля боковой волны от высоты антенны, точное определение электрических параметров, важно для определения полных потерь в случае высоких деревьев и низких высот антенн. В его работе качественно показано оценка потери радиоволн с ростом частоты для хвойных и лиственных лесов.
Рис 1. Частотная зависимость коэффициента ослабления боковой волны ? при различных ? и ?
Такие же исследования проведены в работе [20], в котором показана зависимость проводимость среды от частоты, в диапазоне 100-1000 МГц. Лесной слой (хвойный лес) был представлен в виде однородной полупроводящей среды. Расчет проводимости проводился по следующей формуле:
(3).
Таким образом, для определения эффективной проводимости лесной среды необходимо знать ее показатель преломления и величину ослабления радиоволн, выраженную через коэффициент погонного ослабления в дБ/м. В результате проведенных исследований автор пришел к выводу, что в этом диапазоне эффективная проводимость леса возрастает с ростом частоты и эта зависимость носит параболический характер. Данный вывод автор обосновывает тем, что предложенный метод определения электрической проводимости основан на экспериментальных результатах с достаточной статической обеспеченностью. Это в свою очередь позволило автору говорить о достоверности полученных значений эффективной проводимости и применять их для лесов различной плотности по эмпирическим зависимостям. Это в свою очередь позволило определять проводимость леса по топографическим картам.
Ослабление сигналов растительностью, распространяющихся над лесистой местностью в полосе частот от 30 МГц до 60 ГГц представлено в рекомендации МСЭ - R Р.833 - 5.
В работе [21] обобщены экспериментальные данные по ослаблению радиоволн различными типами лесов (хвойные, лиственные и тропические) в диапазоне частот 30 - 3000 МГц. И авторами было получено модель спектральной зависимости погонного ослабления ? (дБ/м) от частоты f (МГц) в виде соотношения , где А=8*10-4, С=0,8. Из этого соотношения видно, что с ростом частоты погонное ослабление увеличивается.
В работе [1] проведена систематизация и обобщение имеющихся теоретических и экспериментальных данных по ослаблению электромагнитных волн растительными покровами. На основе полученных расчетных соотношений проведен предварительный регрессивный анализ известных экспериментальных данных, установлено наличие устойчивого тренда в спектральной зависимости ослабления в диапазоне частот 0,1.10 ГГц, который проявляется в увеличении ослабления с частотой.
1.3 Зависимость поглощения радиоволн от расстояния при распространении в лесной расти?/p>